CN106487417A - 基于WiFi 芯片的电视白频谱抗干扰系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于WiFi芯片的电视白频谱抗干扰系统及方法，系统包括扩频抗干扰模块；跳频抗干扰模块；组合抗干扰模块。本发明的优点有：可以有效地提高跳频通信系统的抗干扰能力，在不影响信号的完整性的情况下，可以进行更多的过滤。在发射信号较低，3dB，峰均比还允许系统化功放完全工作在线性状态，极大降低了频谱散射。

Description

基于WiFi芯片的电视白频谱抗干扰系统及方法

技术领域

本发明属于数字电视和无线通信技术领域。具体涉及一种基于WiFi芯片的电视白频谱抗干扰系统及方法。

背景技术

实际的测量显示，白频谱是一个具有许多噪声的环境。大功率的发射机，比如200kW，发射距离可以达到上千公里。事实上，电视白频谱是一个灰色地带，可用的白频谱实际上包含有噪声–70dBm/5MHz。在这种不好的环境中，接收机的性能要求就比较高。MiWIND接收机采用一种创新的MIMO技术，可以降低来自电视发射机的共信道干扰CCI(Co-ChannelInterference)高于20dB，但是一些大功率的发射机还是会造成阻塞干扰。

目前存在以下干扰的类型：按照网元间干扰，可分为：基站与基站间干扰：杂散干扰：射频分量除了在载波及其发射带宽附近处的调制分量外，在离散频率上或在窄频带内有一显著分量的信号，包括谐波和非谐波以及寄生分量，如果干扰基站的带外杂散落入被干扰站的带内，会导致被干扰站接收机灵敏度降低。阻塞干扰：当接收机接收到的总信号功率太大，会导致接收机过载，使它的放大增益下降。任何接收机都有一定的接收动态范围，在接收功率超过接收动态允许的最大功率电平时，会导致接收机饱和阻塞。阻塞会导致接收机无法正常工作，长时间的阻塞还可能造成接收机的永久性性能下降。互调干扰：当接收到的干扰载波功率很强时，由于接收机增益传递函数有一定的非线性，就会在接收机中产生互调干扰并在输出端体现。有时互调干扰会比较强，如果它们落在被干扰系统的接收带宽内，就会导致干扰并降低接收机的性能。基站与终端间干扰：邻信道泄漏比(ACLR，Adjacent Channel Leakage Ratio)：是指发射信号在本信道功率与泄漏到邻信道功率的比值。频率间隔太近，导致部分功率泄漏到邻频去，从而导致干扰；邻信道功率(ACP，Adjacent Channel Power)：是指发射机在规定的调制状态下工作时，其输出落入邻道带内的功率。通常用相邻信道不同频偏处指定带宽内的功率与信道总功率之比来表示。邻道功率的大小主要取决于已调边带的扩展和发射机的噪声。近代无线通信系统要求对邻信道功率进行严格控制，以避免邻近信道的干扰。这一要求对基站放大器的发射功率是个沉重的负担，它要求高度线性，以避免寄生的信道外发射，同时又要保持高的功率效率。在MiWIND系统中，可以达到-55dBc。邻信道功率比(ACPR，Adjacent Channel Power Ratio)：是指在两个信道频率间隔Δf一定时，落在邻道中的带外辐射功率与所需信道总功率的比值。邻信道选择性(ACS，Adjacent Channel Selectivity)：是接收滤波器的一个衡量指标，接收滤波器在本信道的抑制与邻信道抑制的比值，即接收邻信道信号的能力。同信道干扰(CCI，Co-Channel Interference)：即指无用信号的载频与有用信号的载频相同，并对接收同频有用信号的接收机造成的干扰。现在一般采用频率复用的技术以提高频谱效率。当小区不断分裂使基站服务区不断缩小，同频复用系数增加时，大量的同频干扰将取代人为噪声和其它干扰，成为对小区制的主要约束。这时移动无线电环境将由噪声受限环境变为干扰受限环境。当同频干扰的载波干扰比C/I小于某个特定值时，就会直接影响到终端的通话质量，严重的就会使终端无法建立正常的呼叫。按照频率情况，可分为带内与带外干扰；按照干扰来源，可分为外部干扰与内部干扰；按照干扰系统可分为移动通信系统干扰与其他系统干扰。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述不足提供一种基于WiFi芯片的电视白频谱抗干扰系统及方法。

一种基于WiFi芯片的电视白频谱抗干扰系统，包括以下部分：扩频抗干扰模块，用于将有用信号在频带上进行扩展，使单位频带内的功率变小，信号的功率谱密度变低，从而使信号淹没的噪声里；跳频抗干扰模块，用于通过扩频码序列去进行频移键控，使载波频率不断跳变而扩展频谱；天线调零抗干扰模块，用于对于空间不同方向来的各种干扰，自适应天线通过调整其振幅和相位分布，波瓣在这些干扰方向上形成零点，从而减小或避免干扰信号的影响；组合抗干扰模块，用于将所述扩频抗干扰模块、跳频抗干扰模块和天线调零抗干扰模块组合起来进行抗干扰。

所述扩频抗干扰模块包括:

功率自适应跳频模块，用于通信方对每个有效频率自适应地调整发射功率，使功率输出在满足收端正常接收的情况下达到最低，从而提高信号的隐蔽性，从而达到抗干扰目的；

跳频空闲信道搜索模块，用于在每次通话前对全部信道进行空闲信道检测，即使大部分频率被干扰，仍可保持通信；

分跳频模块，用于保障低截收和检测概率及高抗干扰能力的高速短波。

所述扩频抗干扰模块的工作方法包括以下步骤：

将基带信号的K个比特分成一组，从而形成一个K位的地址信号，总共有2k地址，每个地址对应一个伪随机码；

对于K位的地址信号，进行混沌映射，得到相应的混沌序列组合，然后根据混沌序列组合形成混沌调频值序列和混沌调相值序列组合；

使用的伪随机码的数目比直扩方式增加了2k－1个，码长增加了K倍，处理增益增加了10lgkdB。

所述对于K位的地址信号，进行混沌映射，得到相应的混沌序列组合，然后根据混沌序列组合形成混沌调频值序列和混沌调相值序列组合中混沌映射关系如下：根据一个或两个混沌映射模型，由不同初始值生成相互正交的M组混沌序列并从中提取多个进行组合，所述组合数K＝log10(M),其中M为混沌序列个数。

本发明可以有效地提高跳频通信系统的抗干扰能力，在不影响信号的完整性的情况下，可以进行更多的过滤。在发射信号较低，3dB，峰均比还允许系统化功放完全工作在线性状态，极大降低了频谱散射。

附图说明

图1为本发明基于WiFi芯片的电视白频谱抗干扰系统结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明：

一种基于WiFi芯片的电视白频谱抗干扰系统，包括以下部分：扩频抗干扰模块，用于将有用信号在频带上进行扩展，使单位频带内的功率变小，信号的功率谱密度变低，从而使信号淹没的噪声里；跳频抗干扰模块，用于通过扩频码序列去进行频移键控，使载波频率不断跳变而扩展频谱；天线调零抗干扰模块，用于对于空间不同方向来的各种干扰，自适应天线通过调整其振幅和相位分布，波瓣在这些干扰方向上形成零点，从而减小或避免干扰信号的影响；组合抗干扰模块，用于将所述扩频抗干扰模块、跳频抗干扰模块和天线调零抗干扰模块组合起来进行抗干扰。

所述扩频抗干扰模块包括:

功率自适应跳频模块，用于通信方对每个有效频率自适应地调整发射功率，使功率输出在满足收端正常接收的情况下达到最低，从而提高信号的隐蔽性，从而达到抗干扰目的；

跳频空闲信道搜索模块，用于在每次通话前对全部信道进行空闲信道检测，即使大部分频率被干扰，仍可保持通信；

分跳频模块，用于保障低截收和检测概率及高抗干扰能力的高速短波。

所述扩频抗干扰模块的工作方法包括以下步骤：

将基带信号的K个比特分成一组，从而形成一个K位的地址信号，总共有2k地址，每个地址对应一个伪随机码；

对于K位的地址信号，进行混沌映射，得到相应的混沌序列组合，然后根据混沌序列组合形成混沌调频值序列和混沌调相值序列组合；

使用的伪随机码的数目比直扩方式增加了2k－1个，码长增加了K倍，处理增益增加了10lgkdB。

所述对于K位的地址信号，进行混沌映射，得到相应的混沌序列组合，然后根据混沌序列组合形成混沌调频值序列和混沌调相值序列组合中混沌映射关系如下：根据一个或两个混沌映射模型，由不同初始值生成相互正交的M组混沌序列并从中提取多个进行组合，所述组合数K＝log10(M),其中M为混沌序列个数。

一般可理解为，通信装备及系统为对抗干扰方利用电磁能和定向能控制、攻击通信电磁频谱，以提高其在通信对抗中的生存能力所采取的通信反对抗技术体系、方法和措施。一般说，通信抗干扰的基本体系、方法、措施可分为三类：信号处理。如直接序列扩频技术，其关键参量是作为时间函数的相位；跳频技术其关键参量是作为时间函数的载频。空间处理。如采用自适应天线调零技术，当接收端受到干扰时，使其天线方向图零点自动指向干扰方向，以提高通信接收机的信干比。时间处理。如猝发传输技术，由于通信信号在传输过程中暴露的时间很短暂，从而大大降低了被干扰方侦察、截获的概率。

直接序列扩频是一种真正对抗的抗干扰体制，它将有用信号在很宽的频带上进行扩展，使单位频带内的功率变小，即信号的功率谱密度变低，通信可在信道噪声和热噪声的背景下，用很低的信号功率谱进行通信，使信号淹没的噪声里，敌方不容易发现信号。该技术的特点是信号隐蔽性好，截获概率低，并能抗多径干扰，而且容易实现码分多址体制。直接序列扩频技术在卫星通信，例跟踪与数据中继卫星系统、微波通信、数字蜂窝通信中结合CDMA多址技术及军用电台中得到了广泛的应用，提高了通信的抗干扰能力。由于器件的进步及混沌理论的直接序列的出现，使直接序列系统更利于同步和减少码间串扰，为实现超宽带序列扩频创造了条件。

功率自适应跳频是通信方对每个有效频率自适应地调整发射功率，使功率输出在满足收端正常接收的情况下达到最低，提高信号的隐蔽性，从而达到抗干扰目的，其关键技术是宽带、大动态范围的可变增益功率放大器。以色列Yadiran通信公司的HF－6000自适应HF/SSB跳频电台，可在全频段自适应跳频，其跳速在15－20跳/秒范围可变。具有自适应射频功率输出，自动化信道频率选择，自动建立链路等功能。此外，跳频空闲信道搜索跳频是一种新的跳频自适应技术。法国Thomson－CSF公司的新型战术通信系列电台PR4G在1996年的改进中增加了跳频空闲信道搜索功能，这种方式在每次通话前对全部信道进行空闲信道检测，即使大部分频率被干扰，仍可保持通信。分跳频技术是一种新的跳频技术，美国Lockheed Sanders公司1995出品的HF增强型相关跳频电台是一种能保障低截收和检测概率及高抗干扰能力的高速短波跳频系统。它是新一代短波扩展频谱技术的代表。跳速5000跳/秒，信道探测每秒开销200个频率，其余4800个频率用于传数据。无纠错时最高数据率可达19.2kbit/s。当以4.8kbit/s速率发射时，电台误码率为1×10－5。

对于空间不同方向来的各种干扰，自适应天线可以通过调整其各单元上的振幅和相位分布，波瓣在这些干扰方向上形成零点，从而减小或避免干扰信号的影响，如果干扰源在空间不断运动，自适应天线则可以相应改变波瓣零点的位置，继续对干扰信号进行抑制。如果干扰信号是宽带的，自适应天线还可以在对应的方向处，形成较宽角度的凹口，以对抗宽频带干扰。我们可以认为自适应天线对干扰信号进行了"空间滤波"。美军的第三代国防卫星通信系统就使用了抗干扰的自适应调零天线。我们前面已提到的Milstar除采用快速跳频外，尚采用快扫描多波束自适应零位天线技术。它在感受到敌方干扰后能通过对相控阵天线的幅相控制迅速将天线方向图的零点指向敌方干扰机。扩频技术与自适应天线技术相结合是目前外军卫星通信抗干扰的主要手段。

采用自适应调零阵列天线与跳频相结合的新型通信抗干扰技术,可以有效地提高跳频通信系统的抗干扰能力。国内外许多学者提出了在跳频通信系统中利用智能天线抑制干扰的方法。比如智能天线在跳频通信中运用LMS算法，适合跳频信号的自适应波束形成方法Maximin算法等。由于采用单载波调制系统，其ACP指标还可以做得更好。这就是说，在不影响信号的完整性的情况下，可以进行更多的过滤。在发射信号较低，3dB，峰均比还允许系统化功放完全工作在线性状态，极大降低了频谱散射。

Claims (4)

1.一种基于WiFi芯片的电视白频谱抗干扰系统，其特征在于包括以下部分：扩频抗干扰模块，用于将有用信号在频带上进行扩展，使单位频带内的功率变小，信号的功率谱密度变低，从而使信号淹没的噪声里；跳频抗干扰模块，用于通过扩频码序列去进行频移键控，使载波频率不断跳变而扩展频谱；天线调零抗干扰模块，用于对于空间不同方向来的各种干扰，自适应天线通过调整其振幅和相位分布，波瓣在这些干扰方向上形成零点，从而减小或避免干扰信号的影响；组合抗干扰模块，用于将所述扩频抗干扰模块、跳频抗干扰模块和天线调零抗干扰模块组合起来进行抗干扰。

2.根据权利要求1所述的基于WiFi芯片的电视白频谱抗干扰系统，其特征在于所述扩频抗干扰模块包括:

功率自适应跳频模块，用于通信方对每个有效频率自适应地调整发射功率，使功率输出在满足收端正常接收的情况下达到最低，从而提高信号的隐蔽性，从而达到抗干扰目的；

跳频空闲信道搜索模块，用于在每次通话前对全部信道进行空闲信道检测，即使大部分频率被干扰，仍可保持通信；

分跳频模块，用于保障低截收和检测概率及高抗干扰能力的高速短波。

3.根据权利要求1所述的基于WiFi芯片的电视白频谱抗干扰系统，所述扩频抗干扰模块的工作方法包括以下步骤：

将基带信号的K个比特分成一组，从而形成一个K位的地址信号，总共有2k地址，每个地址对应一个伪随机码；

对于K位的地址信号，进行混沌映射，得到相应的混沌序列组合，然后根据混沌序列组合形成混沌调频值序列和混沌调相值序列组合；

使用的伪随机码的数目比直扩方式增加了2k－1个，码长增加了K倍，处理增益增加了10lgkdB。

4.根据权利要求3所述的扩频抗干扰模块的工作方法中，所述对于K位的地址信号，进行混沌映射，得到相应的混沌序列组合，然后根据混沌序列组合形成混沌调频值序列和混沌调相值序列组合中混沌映射关系如下：根据一个或两个混沌映射模型，由不同初始值生成相互正交的M组混沌序列并从中提取多个进行组合，所述组合数K＝log10(M),其中M为混沌序列个数。